（2021新人教版）高中物理选择性必修第三册　3.3 能量守恒定律-学案.docx

1、1 / 5 能量守恒定律能量守恒定律 【学习目标】【学习目标】 1掌握能量守恒定律，理解这个定律的重要意义。会用能量守恒的观点分析物理 现象。 2能综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行有关计算，分析、解决有关问题。 【学习重难点】【学习重难点】 能量转化和守恒定律的理解及综合应用。 【学习过程】【学习过程】 一、探索能量守恒的足迹一、探索能量守恒的足迹 1不同形式的能 描述下图分别主要描写的是什么形式的能。 （）（）（）（） 2能量之间的转化 判断下图分别是哪几种能量之间的相互转化。 （） （） （） （） 3能量守恒观念的形成 2 / 5 二、二、能量守恒定律能量守恒定律 在力学中，当系统

2、只有_做功时，系统的动能与势 能会发生相互转化，而动能与势能的总量保持不变，这就是_守恒定律。 在热力学领域内，做功和热传递可以改变系统的内能，即系统内能与系统外的能量 会发生转化或转移，但能的总量不会改变。_，实际上就 是内能与其他能量发生转化时的能量守恒定律。 1能量守恒定律：能量既不会_，也不会_， 它只能从一种形式_另一种形式，或者从一个物体_另一个物体， 而在_或_过程中，能量的总量_。 2能量守恒定律的意义： （1） 能量守恒定律同生物进化论、细胞的发现被恩格斯誉为 19 世纪的三个最伟大 的科学发现。 （2）能量守恒定律是在无数实验事实的基础上建立起来的，是自然科学的普遍规 律之

3、一。 （3）自然界一切已经实现的过程都遵守能量守恒定律。凡是违反能量守恒定律的 过程都是不可能实现的，例如“永动机”只能以失败而告终。 （4）机械能守恒定律只是能量守恒定律的特例。 三三、永动机不可能制成永动机不可能制成 1永动机：_，这种机器叫永动机。 2人类对永动机的追求 阅读材料： 螺旋永动机：著名科学家达芬奇早在 15 世纪就提出过永动 机不可能的思想，他曾设计过一种转轮。在转轮边沿安装一系列的 容器，容器中充了一些水银，他想水银在容器中移动有可能使转轮 永远地转动，但是经过仔细研究之后，得出了否定的结论。他从许 多类似的设计方案中认识到永动机的尝试是注定要失败的。 他写道 “永恒运动

4、的幻想家们！你们的探索何等徒劳无功！还是去做淘金 者吧！ ” 滚球永动机： 17 世纪， 英国有一个被关在伦敦塔下叫马尔基斯 的犯人，他做了一台可以转动的“永动机” ，转轮直径达 4.3 米，有 40 个各重 23 千克的钢球沿转轮辐翼外侧运动，使力矩加大，待转 3 / 5 到高处时，钢球会自动地滚向中心。据说，他曾向英国国王查理一世表演过这一装置。 国王看了很是高兴，就特赦了他。其实这台机器是靠惯性来维持短时运动的。 软臂永动机： 19 世纪有人设计了一种特殊机构， 它的臂可以 弯曲。臂上有槽，小球沿凹槽滚向伸长的臂端，使力矩增大。转 到另一侧，软臂开始弯曲，向轴心靠拢。设计者认为这样可以使

5、 机器获得转矩。然而，他没有想到力臂虽然缩短了，阻力却增大 了，转轮只能停止在原地。 磁力永动机：大约在 1570 年，意大利有一位教授叫泰斯尼 尔斯，提出用磁石的吸力可以实现永动机。A 是一个磁石，铁球 G 受磁石吸引可沿斜面滚上去， 滚到上端的 E 处， 从小洞 B 落下， 经曲面 BFC 返回，复又被磁石吸引，铁球就可以沿螺旋途径连 续运动下去。大概他那时还没有建立库仑定律，不知道磁力大小 是与距离的平方成反比变化的，只要认真想一想，其荒谬处就一目了然了。 3第一类永动机 概念：不需要任何动力或燃料，却能源源不断地对外做功。 结果：无一例外地归于失败。 原因：_。 4永动机给我们的启示

6、人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律。 【练习巩固练习巩固】 1判断 （1）各种能量之间可以转移或转化，但总量保持不变。 （） （2）第一类永动机因违背能量守恒定律，所以不可能制成。 （） （3）自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，减少的机械能转化为内能，但总能量守 恒。 （） 2第一类永动机违反了什么而不能制成（） A违反了热力学第一定律 B违反了机械能守恒定律 C违反了能量守恒定律 D以上说法都不对 答案：C 4 / 5 3如图所示容器中，A、B 各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为空 气，大气压恒定。A、B 底部由带有阀门 K 的管道相连，整个装置与外界绝热。原先 A 中水面比 B

7、 中高，打开阀门，使 A 中的水逐渐向 B 中流，最后达到平衡。在这个过程 中，下面说法正确的是（） A大气压力对水做功，水的内能增加 B水克服大气压力做功，水的内能减少 C大气压力对水不做功，水的内能不变 D大气压力对水不做功，水的内能增加 答案：D 4重 1000kg 的气锤从 2.5m 高处落下，打在质量为 20kg 的铁块上，要使铁块的温 度升高 40以上，气锤至少应落下多少次？（设气锤撞击铁块时做的功有 60%用来升 高铁块的温度，g 取 10m/s2，铁的比热容 c4.62102J/（kg） ） 答案：25 次 5一木箱静止于水平面上，现在用一个 80N 的水平推力推动木箱前进 1

8、0m，木箱 受到的摩擦力为 60N，则转化为木箱与地面系统的内能 U 和转化为木箱的动能 Ek分别 是（） AU200J，Ek600J BU600J，Ek200J CU600J，Ek800J DU800J，Ek200J 答案：B 6自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法中正确的是（） A秋千的机械能守恒 B秋千的能量正在消失 C只有动能和重力势能的相互转化 D减少的机械能转化为内能，但总能量守恒 答案：D 7 “第一类永动机”是不可能制成的，这是因为它（） A不符合热力学第一定律 B做功产生的热量太少 C由于有摩擦、热损失等因素的存在 5 / 5 D找不到合适的材料和合理的设计方案 答案：A 8行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮 的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电 流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程是（） A物体克服阻力做功 B物体的动能转化为其他形式的能量 C物体的势能转化为其他形式的能量 D物体的机械能转化为其他形式的能量 答案：AD